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La collaboration neuve de recherches lance la première étude évolutionnaire pour explorer des origines des poissons qui marchent

Une collaboration neuve de recherches avec le support du National Science Foundation, ou le NSF, commence une étude sans précédent de cavefish de marche pour comprendre mieux le passage de « ailette-à-membre » qui a permis aux premiers vertébrés de marcher sur le cordon il y a plus de 350 millions d'ans. Cette collaboration neuve de recherches entre LSU, Institut de Technologie de New Jersey, ou NJIT, et université de la Floride est réglée pour lancer la première étude évolutionnaire de la seule structure pelvienne et des mécanismes de marche du cavefish aveugle cascade à écriture ligne par ligne-montant, ou le thamicola de Cryptotora -- la seule substance vivante de capable connu par poissons de la marche sur le cordon avec un mouvement assimilé en tant que vertébrés quatre-limbed, ou tetrapods, qui comprennent des mammifères, des reptiles et des amphibies.

Les chercheurs disent le projet sans précédent, étude complète de la ceinture pelvienne comme un vertébré du cavefish et la phylogénie peut fournir un hublot neuf dans l'évolution des annexes, du bassin et de la colonne vertébrale que les poissons tetrapod antiques ont eu besoin du passage à la durée terrestre au cours de la période dévonienne, entre il y a 350 et 400 millions d'ans.

« Combinant la robotique, génomique et inspections morphologiques de CT, cette collaboration pourrait nous aider à concevoir l'évolution dans une lumière toute neuve, » a dit le chercheur Co-principal Prosanta Chakrabarty, qui est le musée de LSU du conservateur de la Science naturelle des poissons et d'un professeur agrégé dans le service de LSU des sciences biologiques. « Avec le support de la compréhension du National Science Foundation les règles de l'initiative de durée, nous sommes fiers de s'embarquer sur cette étude de point de repère pour recenser les qualités génomiques, morphologiques et mécaniques qui permettent à des poissons de marcher sur le cordon. »

L'équipe de recherche à LSU, abouti par Chakrabarty, conduira l'ordonnancement génomique du cavefish et de ses parents pour déterminer les repères génétiques convergents connus pour être impliquée dans la formation de ceinture pelvienne dans d'autres vertébrés de marche.

« Evolutionarily, il y a un certain nombre de différentes voies que l'autre substance peut avoir approché l'eau pour mettre à terre le passage, mais la physique et les propriétés principales de la cordon-marche que le cavefish a dû surmonter en développant leur structure pelvienne, ces choses n'ont pas changé pendant 350 millions d'années, » a dit Brooke Flammang, l'investigateur principal du fil du projet et professeur adjoint des sciences biologiques à NJIT. « Cette étude, pour la première fois, fournira l'opportunité d'étudier et mesurer un mécanisme principal qui était principal à ce passage évolutionnaire principal. »

Le NSF a annoncé le projet, intitulé « un Bioinspired Basé sur Phylogenomically approche modèle robotisée à adresser l'évolution de la locomotion terrestre, » recevra un de quatre ans, une concession $997.510 pour examiner le rendement phylogenomic de relations, de morphologie, de biomécanique et de marche du cavefish aveugle et de ses parents, d'un point de vue évolutionnaire.

« Notre objectif est d'aider à répondre à comment et à pourquoi nous voyons souvent l'évolution répétée des anatomies assimilées dans différentes parties de l'arbre de la durée, » Chakrabarty a dit. « Pour faire ainsi, nous appliquons des techniques moléculaires à mon laboratoire à LSU de comprendre mieux la convergence et l'évolution génétiques potentielles de l'anatomie phénotypique étant étudiée à l'université de la Floride et de l'anatomie fonctionnelle étant examinée à NJIT. »

Jusque récemment, tous les poissons ont été pensés pour manquer des caractéristiques tetrapodal nécessaires pour étudier la physique de la marche quadrupedal par des poissons dans un environnement terrestre. En 2016, Flammang et faculté-chercheur semblable Daphne Soares de NJIT ont au commencement observé que le cavefish long d'un deux a partagé les caractéristiques morphologiques liées aux vertébrés terrestres, recensant que les poissons ont utilisé une ceinture pelvienne robuste fixée à sa colonne vertébrale afin de marcher et monter des cascades à écriture ligne par ligne avec une démarche comme une salamandre dans son habitat indigène, le Tham Maelana et karst de Tham Susa foudroient des systèmes en Thaïlande du nord.

« Il n'y a pas eu beaucoup de modèles ou les dossiers fossiles préservés procurables pour nous aider à comprendre comment le bassin a évolué et a formé dans les premiers tetrapods qui ont développé des annexes des ailettes pour marcher sur le cordon, » Flammang a dit. « Ces le cavefish peut forcément ne pas offrir un analogue vivant comme de quels poissons tetrapod antiques employés pour examiner, mais en comprenant mieux l'évolution du bassin dans ce cavefish, nous pouvons avoir un hublot en arrière dans la physique du support tetrapodal tôt de membre de mise en charge nécessaire pour marcher sur le cordon. »

La collaboration de recherches visera à recenser le morphologique, génomique et les qualités mécaniques du cavefish de marche qui ont pu avoir activé la première pêche pour marcher sur le cordon. L'université des chercheurs de la Floride, aboutie par Larry Page, musée de la Floride du conservateur d'histoire naturelle des poissons et professeur de société apparentée de biologie, aboutira l'effort morphologique de l'étude et du ramassage de l'étude à partir de l'autant d'en tant que 238 substances de poissons qui partagent la même famille que le thamicola de Cryptotora, connues sous le nom de Balitoridae, pour l'analyse comparative. L'analyse morphologique indiquera comment comme généralité, des adaptations phénotypiques fonctionnelles peuvent être constituées par les modifications génomiques.

Le laboratoire de Flammang emploiera des caractéristiques bioméchaniques phylogenomic, morphologiques et expérimentales pour produire un modèle biorobotic des poissons. Le modèle robotisé sera employé pour examiner des cas possibles de convergence évolutionnaire et pour répondre à des questions sur l'effet de la morphologie pelvienne sur le rendement de marche sous les formes transitoires de substance d'ailette-à-membre éteint, ainsi que des formes modernes.

« Ce sera la première fois que nous avons une phylogénie de cette famille des poissons qui comprend ce cavefish exceptionnel, et ce peut également être le premier cas de n'importe qui utilisant le biorobotics pour modéliser un passage évolutionnaire important, » Flammang a dit. « Une fois que nous avons un modèle de fonctionnement des poissons et l'évolution du bassin basé sur ce que nous connaissons de ces poissons, nous pouvons appliquer le modèle à d'autres organismes que nous avons la preuve fossile pour que leur morphologie ait une idée de la façon dont elles ont pu avoir marché aux étapes dans leur histoire évolutionnaire. »